基于UPLC-Q-Exactive MS技術3種核桃類種仁中甘油酯組成比較

譚文玥, 許夢洋, 柳成航, 王紫嫣, 郭忠仁,3,4,①, 賈曉東,①

〔1. 南京中醫藥大學, 江蘇 南京 210023; 2. 江蘇省中國科學院植物研究所(南京中山植物園) 江蘇省植物資源研究與利用重點實驗室, 江蘇 南京 210014;3. 中國科學院新疆生態與地理研究所 荒漠與綠洲生態國家重點實驗室 干旱區生態安全與可持續發展重點實驗室, 新疆 烏魯木齊 830011;4. 中國科學院新疆生態與地理研究所 伊犁植物園, 新疆 伊犁 835800〕

胡桃(JuglansregiaLinn.)隸屬于胡桃科(Juglandaceae)胡桃屬(JuglansLinn.),又稱核桃,是四大堅果(杏仁、核桃、板栗和腰果)之一[1]。作為胡桃的主要發源地之一,中國具有悠久的栽培歷史和豐富的種質資源,并形成了西南、西北和東部3大主要產區[2]。薄殼山核桃〔Caryaillinoinensis(Wangenh.) K. Koch〕隸屬于胡桃科山核桃屬(CaryaNutt.),又稱長山核桃、碧根果,原產于美國和墨西哥,100多年前引入中國,目前在安徽、江蘇和云南等地得到大面積栽培[3-4]。山核桃(CaryacathayensisSarg.)也隸屬于胡桃科山核桃屬,又稱浙江山核桃、小核桃,在中國主要分布于浙江和安徽,其中以浙江臨安居多[5]。上述3種核桃類植物均為重要的木本油料作物,種仁可鮮食及加工食用,也可榨油。與草本油料相比,木本油料具有天然的營養優勢,3種核桃類種仁中均富含油脂、可溶性糖、蛋白質[6]、酚類[7-8]和維生素E[9]等營養物質,其中胡桃種仁含油量在52%～70%之間[10],山核桃種仁含油量高于65%[11],薄殼山核桃種仁含油量在70%左右[12]。已有研究結果表明:核桃類種仁含有豐富的油酸、亞油酸和亞麻酸等健康脂肪酸[13],具有提高記憶力和抗氧化作用[14-15],并對冠心病、高血脂和糖尿病等疾病具有一定改善作用[16-17]。中國居民食用油中木本油料占比遠低于發達國家,提高木本油料消費占比、“向森林要糧食”是中國下一步調整油料產業結構和保障糧油安全工作的重點。

甘油酯(glycerolipid,GL)是核桃類種仁中油脂的主要組成部分,占總油脂的95%以上[18],明確甘油酯的組成對于胡桃屬和山核桃屬植物的育種和栽培及其種仁的營養評價和加工利用等研究都具有重要意義。甘油酯主要包括甘油三酯(triacylglycerol,TAG)和甘油二酯(diacylglycerol,DAG)等。TAG由1分子甘油和3分子脂肪酸結合而成,可為人體儲存能量并提供必需脂肪酸。DAG由1分子甘油和2分子脂肪酸結合而成,天然油脂中1,3-DAG及1,2-DAG 2種異構體物質的量比約為7∶3,攝入DAG可改變體內脂質的代謝途徑,降低心血管疾病發生風險[19]。由于與甘油結合的脂肪酸種類和位置不同,甘油酯的營養價值存在差異,甘油酯在不同食用油中的組成也存在差異[20]。趙新楠等[21]對植物油中TAG準確定量,得到菜籽油和花生油中主要TAG均為油酸二亞油酸甘油酯,玉米油中主要TAG為二油酸棕櫚酸甘油酯。胡謙等[20]比較了油茶籽油和橄欖油的甘油酯組成差異,結果顯示油茶籽油和橄欖油中主要TAG均為三油酸甘油酯[20]。

近年來,液質聯用技術的飛速發展將代謝物研究帶入了組學時代。超高效液相色譜-四級桿-軌道阱高分辨質譜聯用(UPLC-Q-Exactive MS)技術結合了超高效液相色譜和高分辨質譜分辨率高、靈敏度強、準確度高等特點,具有很強的碎片離子掃描能力,可快速、準確獲得大量代謝物信息,為各種復雜代謝物質的分離鑒定提供了有力的技術支持,在醫學、農林科學和藥學等領域有強大的應用潛力[22]。如畢玥琳等[23]基于該技術鑒定比較了3種蒿屬(ArtemisiaLinn.)植物中化學成分的差異,金重先等[24]應用該技術在芍藥(PaeonialactifloraPall.)中鑒定到61個化合物。該技術也被應用于脂質組學的分析,如Li等[25]利用該技術測定并比較了牛奶、豆奶和山羊奶的脂質類型和含量。目前,對核桃類種仁油脂的研究多集中于脂質[26]和脂肪酸[5,27-28]組成的整體分析,對脂質種類的詳細分析較少,缺乏對甘油酯的集中比較分析。胡桃屬和山核桃屬植物的育種方式不斷優化,中國的胡桃和山核桃產地面積及產量逐漸增加,且隨著中國經濟水平上升,人均消費水平及營養意識提高,對優質堅果的需求量擴大,核桃類堅果成為主要消費的木本堅果。引進的薄殼山核桃由于種仁富含油脂、營養價值高,也逐漸進入中國消費者視野,深受市場歡迎。將核桃類種仁添加在混合堅果型休閑食品中,或者單獨包裝出售成為食品市場的主流,對山核桃、胡桃和薄殼山核桃3種木本油料作物種仁的營養成分進行研究對于其產品深加工及利用具有重要意義。

鑒于此,本研究利用UPLC-Q-Exactive MS技術對山核桃、胡桃和薄殼山核桃種仁中甘油酯的組成成分進行高通量分析,同時對甘油酯組成進行比較,以期為核桃類種仁的采后保鮮及加工技術研究提供科學依據,并為該類堅果油的商品化及推廣提供基礎數據。

1 材料和方法

1.1 材料、儀器和試劑

1.1.1 材料 于2021年秋季采集種植于江蘇省中國科學院植物研究所實驗基地的薄殼山核桃品種‘波尼’(‘Pawnee’)果實,采收后放入冰盒并迅速帶回實驗室,帶回實驗室后去除青皮,于35 ℃烘箱中烘至種仁水分含量低于4%。于2021年秋季購買當年新采摘并經過商品化處理的采自新疆的胡桃品種‘紙皮’(‘Zhipi’)和采自浙江的野生山核桃果實,種仁水分含量均低于4%。

1.1.2 儀器 Q-Exactive Plus質譜儀(美國Thermo Fisher Scientific公司);Nexera LC-30A超高效液相色譜儀(日本Shimadzu公司);5430R低溫高速離心機(美國Eppendorf公司);Acquity UPLC CSH C18色譜柱(1.7 μm,2.1 mm×100 mm,美國Waters公司)。

1.1.3 試劑 乙腈、甲基叔丁基醚(methyltert-butylether,MTBE)、異丙醇和甲醇(分析純,美國Thermo Fisher Scientific公司);同位素內標單甘油酯(C18∶1)、甘油二酯(C15∶0/C18∶1)和甘油三酯(C15∶0/C18∶1/C15∶0)(美國Avanti公司),混合后溶于甲醇,工作濃度分別為2、10和55 μg·mL-1。

1.2 方法

1.2.1 質控(quality control,QC)樣本制備 取相同質量的山核桃、胡桃和薄殼山核桃種仁樣本,分別于研缽中粉碎后混合為QC樣本,共4個重復,于進樣前測試儀器狀態及平衡UPLC-Q-Exactive MS系統,并穿插在待測樣本檢測過程中,對系統穩定性、實驗重復性和數據質量可靠性進行全面評價。

1.2.2 樣本預處理 3種核桃類種仁分別稱取100 g,于研缽中粉碎。每種核桃類種仁7個生物學重復。每個樣本取80 mg,加入800 μL MTBE、240 μL預冷(4 ℃)甲醇和200 μL蒸餾水,20 μL混合脂質內標,渦旋混合均勻,置于4 ℃水浴中超聲(功率100 W)20 min,室溫放置30 min后,于14 000g、10 ℃離心15 min,吸取上層有機相,氮氣吹干;在質譜分析前加入200 μL異丙醇-乙腈(體積比9∶1)混合溶液復溶,渦旋混合,取90 μL復溶液,于14 000g、10 ℃離心15 min,取上清液上機分析。

1.2.3 色譜條件 柱溫45 ℃,流速300 μL·min-1,流動相A為乙腈-水(體積比6∶4)混合溶液,流動相B為異丙醇-乙腈(體積比9∶1)混合溶液。梯度洗脫:0～2 min,流動相B 30%;2～25 min,流動相B 30%～100%;25～35 min,流動相B 30%。

1.2.4 質譜條件 采用電噴霧電離(electrospray ionization,ESI)正離子和負離子模式檢測,檢測條件:蒸發器溫度300 ℃,鞘氣流量13.5 L·min-1,輔助氣流量4.5 L·min-1,掃氣流量0.3 L·min-1,噴霧電壓3 000 V,離子轉移管溫度350 ℃,頻射透鏡50%,MS1掃描范圍m/z200～1 800。脂質分子和脂質分子碎片的質荷比采集方法:每次全掃描(full scan)后采集10個碎片圖譜(MS2scan,HCD)。MS1在m/z200時分辨率為70 000,MS2在m/z200時分辨率為17 500。

1.3 數據統計與分析

利用LipidSearch軟件對脂質分子和混合脂質內標進行峰識別、峰提取和脂質分子鑒定(二級鑒定)等處理。主要參數:前體離子和產物離子的公差為5×10-6,產物離子閾值5%。利用待測物與脂質內標的響應豐度比值(峰面積比)以及脂質內標濃度計算待測物含量。

利用EXCEL 2016和SPSS 26.0軟件進行數據處理和多重比較(LSD法,p<0.05),利用SIMCA-P+12.0軟件進行主成分分析(principal component analysis,PCA)和偏最小二乘法判別分析(partial least squares-discriminant analysis,PLS-DA)并計算變量投影重要度(variable important in projection,VIP),利用GraphPad Prism 9軟件繪圖。

2 結果和分析

2.1 主成分分析

基于甘油酯含量對3種核桃類種仁樣品進行主成分分析(PCA),結果(圖1)顯示:3種核桃類植物21個種仁樣本中,20個種仁樣本處于95%置信區間內,質控(QC)樣本點在PCA圖中的分布高度重合,說明實驗過程中系統穩定性和數據重復性較好。3種核桃類種仁樣本間完全分離,薄殼山核桃和山核桃與胡桃在第1主成分(PC1)上分離,薄殼山核桃與山核桃在第2主成分(PC2)上總體分離,且同種植物的種仁樣本聚集在一起。PC1和PC2的貢獻率分別占45.88%和13.85%,對于樣本分離具有較高的貢獻率。薄殼山核桃中有1組數據偏離,故在后續數據分析中剔除。

: 山核桃Carya cathayensis Sarg.; : 胡桃Juglans regia Linn.; : 薄殼山核桃Carya illinoinensis (Wangenh.) K. Koch; : 質控Quality control. 1-7: 各核桃類種仁及質控的重復樣本Repeated samples of each kind of walnut kernels and quality control. 橢圓形示95%置信區間The ellipse shows the 95% confidence interval.

2.2 甘油酯組成分析

從3種核桃類種仁中共鑒定出298個甘油酯,分為5個亞類,其中,正離子模式下鑒定到245個甘油三酯(TAG)和38個甘油二酯(DAG),負離子模式下鑒定到1個單半乳糖甘油二酯(MGDG)、9個雙半乳糖甘油二酯(DGDG)和5個硫代異鼠李糖甘油二酯(SQDG)。

3種核桃類種仁中甘油酯5個亞類含量及總含量見表1。結果顯示:3種核桃類種仁的甘油酯總含量以及TAG、MGDG和SQDG含量無顯著差異,胡桃和薄殼山核桃種仁的DAG含量顯著(p<0.05)高于山核桃,而前二者的DGDG含量顯著低于山核桃。

表1 3種核桃類種仁中甘油酯亞類組成

由表1還可見:3種核桃類種仁中TAG均為最主要的甘油酯亞類,在山核桃種仁中的占比最高,占其甘油酯總含量的74.58%;在胡桃和薄殼山核桃種仁甘油酯總含量中的占比分別為58.51%和66.94%。DAG在山核桃、胡桃和薄殼山核桃種仁甘油酯總含量中的占比也較高,分別為25.22%、41.46%和32.98%。MGDG、DGDG和SQDG在3種核桃類種仁甘油酯總含量中的占比均較低。因此,后續分析主要比較TAG和DAG在3種核桃類種仁中的差異。

3種核桃類種仁TAG和DAG亞類中含量排名前10的脂質分子見表2。結果顯示:TAG亞類中,TAG(C18∶2/C18∶2/C18∶2)、TAG(C18∶1/C18∶1/C18∶2)(保留時間20.58 min)、TAG(C18∶1/C18∶1/C18∶1)、TAG(C18∶0/C18∶1/C18∶1)、TAG(C18∶3/C18∶2/C18∶2)(保留時間17.45 min)和TAG(C16∶0/C18∶1/C18∶2)的含量在3種核桃類種仁中均排名前10;TAG(C18∶3/C18∶2/C18∶3)和TAG(C16∶0/C18∶1/C18∶3)(保留時間19.30 min)的含量在山核桃和胡桃種仁中排名前10,TAG(C18∶1/C18∶1/C18∶2)(保留時間21.15 min)含量在山核桃和薄殼山核桃種仁中排名前10;TAG(C16∶0/C18∶1/C18∶1)(保留時間21.98 min)含量在山核桃種仁中排名前10;TAG(C18∶3/C18∶2/C18∶2)(保留時間18.01 min)和TAG(C18∶3/C18∶3/C18∶3)的含量在胡桃種仁中排名前10; TAG(C16∶0/C18∶1/C18∶1)(保留時間21.41 min)、TAG(C16∶0/C18∶1/C18∶3)(保留時間19.85 min)和TAG(C20∶0/C18∶1/C18∶1)的含量在薄殼山核桃種仁中排名前10。

表2 3種核桃類種仁甘油三酯(TAG)和甘油二酯(DAG)亞類中含量排名前10的脂質分子

DAG亞類中,DAG(C18∶2/C18∶2)、DAG(C18∶1/C18∶2)、DAG(C16∶0/C18∶2)、DAG(C18∶1/C18∶1)、DAG(C18∶3/C18∶2)、DAG(C16∶0/C18∶1)、DAG(C18∶3/C18∶3)和DAG(C20∶1/C18∶2)的含量在3種核桃類種仁中均排名前10,其中DAG(C18∶2/C18∶2)含量在3種核桃類種仁中均最高;DAG(C18∶0/C18∶1)含量在山核桃和薄殼山核桃種仁中排名前10;DAG(C16∶0/C18∶3)含量在胡桃和薄殼山核桃種仁中排名前10;DAG(C17∶1/C18∶1)含量在山核桃種仁中排名前10;DAG(C16∶1/C18∶3)含量在胡桃種仁中排名前10。

2.3 甘油酯組成差異分析

采用偏最小二乘法判別分析(PLS-DA)比較山核桃、胡桃和薄殼山核桃種仁甘油三酯(TAG)和甘油二酯(DAG)亞類中的差異脂質分子,得到104個變量投影重要度(VIP)大于1的脂質分子,可作為區分3種核桃類種仁的顯著差異脂質分子,其中,VIP值排名前10的脂質分子見表3。結果顯示:DAG(C17∶1/C18∶1)的VIP值為1.73,其含量僅在山核桃種仁DAG亞類中排名前10;DAG(C18∶1/C18∶2)的VIP值為1.68,其含量在3種核桃類種仁DAG亞類中均排名前10;其他8個VIP值排名前10的脂質分子含量較低。

表3 3種核桃類種仁甘油三酯(TAG)和甘油二酯(DAG)亞類中變量投影重要度(VIP)排名前10的脂質分子

2.4 甘油三酯和甘油二酯的脂肪酸組成

3種核桃類種仁中甘油三酯(TAG)和甘油二酯(DAG)的脂肪酸組成分別見圖2和圖3。結果顯示:3種核桃類種仁中TAG和DAG的脂肪酸主要由飽和脂肪酸(SFA)、單不飽和脂肪酸(MUFA)、雙不飽和脂肪酸(DUFA)及多不飽和脂肪酸(PUFA)組成。TAG中,22種SFA分別為丁酸(C4∶0)、己酸(C6∶0)、辛酸(C8∶0)、壬酸(C9∶0)、癸酸(C10∶0)、月桂酸(C12∶0)、十三烷酸(C13∶0)、十四烷酸(C14∶0)、十五烷酸(C15∶0)、棕櫚酸(C16∶0)、十七烷酸(C17∶0)、硬脂酸(C18∶0)、十九烷酸(C19∶0)、花生酸(C20∶0)、二十一烷酸(C21∶0)、山崳酸(C22∶0)、二十三烷酸(C23∶0)、木質素酸(C24∶0)、二十五烷酸(C25∶0)、二十六

SFA: 飽和脂肪酸Saturated fatty acid; MUFA: 單不飽和脂肪酸Monounsaturated fatty acid; DUFA: 雙不飽和脂肪酸Diunsaturated fatty acid; PUFA: 多不飽和脂肪酸Polyunsaturated fatty acid; TAG: 甘油三酯Triacylglycerol; UFA: 不飽和脂肪酸Unsaturated fatty acid. C4∶0: 丁酸Butyric acid; C6∶0: 己酸Hexanoic acid; C8∶0: 辛酸Caprylic acid; C9∶0: 壬酸Nonanoic acid; C10∶0: 癸酸Decanoic acid; C12∶0: 月桂酸Lauric acid; C13∶0: 十三烷酸Tridecanoic acid; C14∶0: 十四烷酸Tetradecanoic acid; C15∶0: 十五烷酸Pentadecanoic acid; C16∶0: 棕櫚酸Palmitic acid; C17∶0: 十七烷酸Heptadecanoic acid; C18∶0: 硬脂酸Stearic acid; C19∶0: 十九烷酸Nonadecanoic acid; C20∶0: 花生酸Arachidic acid; C21∶0: 二十一烷酸Heneicosanoic acid; C22∶0: 山崳酸Behenic acid; C23∶0: 二十三烷酸Tricosanoic acid; C24∶0: 木質素酸Lignin acid; C25∶0: 二十五烷酸Pentacosanoic acid; C26∶0: 二十六烷酸Hexacosanoic acid; C27∶0: 二十七烷酸Heptacosanoic acid; C28∶0: 二十八烷酸Octacosanoic acid; C10∶1: 癸烯酸Decenoic acid; C12∶1: 月桂烯酸Lauroleic acid; C14∶1: 十四碳烯酸Tetradecenoic acid; C16∶1: 棕櫚油酸Palmitoleic acid; C17∶1: 十七碳烯酸Heptadecenoic acid; C18∶1: 油酸Oleic acid; C19∶1: 十九碳烯酸Nonadecyenoic acid; C20∶1: 二十碳烯酸Eicosenoic acid; C21∶1: 二十一碳烯酸Heneicosenoic acid; C23∶1: 二十三碳烯酸Tricosenoic acid; C30∶1: 三十碳烯酸Triacontenoic acid; C10∶2: 癸二烯酸Decadienoic acid; C12∶2: 十二碳二烯酸Dodecadienoic acid; C14∶2: 十四碳二烯酸Tetradecadienoic acid; C18∶2: 亞油酸Linoleic acid; C20∶2: 二十碳二烯酸Eieosadienoic acid; C18∶3: 亞麻酸Linolenic acid; C18∶4: 十八碳四烯酸Octadecatetraenoic acid; C20∶5: 二十碳五烯酸Eicosapentaenoic acid. TAG中僅列出占比排名前4的脂肪酸Only the top four fatty acids are listed in TAG.

SFA: 飽和脂肪酸Saturated fatty acid; MUFA: 單不飽和脂肪酸Monounsaturated fatty acid; DUFA: 雙不飽和脂肪酸Diunsaturated fatty acid; PUFA: 多不飽和脂肪酸Polyunsaturated fatty acid; DAG: 甘油二酯diacylglycerol; UFA: 不飽和脂肪酸Unsaturated fatty acid. C14∶0: 十四烷酸Tetradecanoic acid; C15∶0: 十五烷酸Pentadecanoic acid; C16∶0: 棕櫚酸Palmitic acid; C17∶0: 十七烷酸Heptadecanoic acid; C18∶0: 硬脂酸Stearic acid; C20∶0: 花生酸Arachidic acid; C21∶0: 二十一烷酸Heneicosanoic acid; C22∶0: 山崳酸Behenic acid; C23∶0: 二十三烷酸Tricosanic acid; C24∶0: 木質素酸Lignin acid; C25∶0: 二十五烷酸Pentacosanoic acid; C16∶1: 棕櫚油酸Palmitoleic acid; C17∶1: 十七碳烯酸Heptadecenoic acid; C18∶1: 油酸Oleic acid; C19∶1: 十九碳烯酸Nonadecyenoic acid; C20∶1: 二十碳烯酸Eicosenoic acid; C18∶2: 亞油酸Linoleic acid; C20∶2: 二十碳二烯酸Eieosadienoic acid; C18∶3: 亞麻酸Linolenic acid; C18∶4: 十八碳四烯酸Octadecatetraenoic acid. DAG中僅列出占比排名前4的脂肪酸Only the top four fatty acids are listed in DAG.

烷酸(C26∶0)、二十七烷酸(C27∶0)和二十八烷酸(C28∶0);11種MUFA分別為癸烯酸(C10∶1)、月桂烯酸(C12:1)、十四碳烯酸(C14∶1)、棕櫚油酸(C16∶1)、十七碳烯酸(C17∶1)、油酸(C18∶1)、十九碳烯酸(C19∶1)、二十碳烯酸(C20∶1)、二十一碳烯酸(C21∶1)、二十三碳烯酸(C23∶1)和三十碳烯酸(C30∶1);5種DUFA分別為癸二烯酸(C10∶2)、十二碳二烯酸(C12∶2)、十四碳二烯酸(C14∶2)、亞油酸(C18∶2)和二十碳二烯酸(C20∶2);3種PUFA分別為亞麻酸(C18∶3)、十八碳四烯酸(C18∶4)和二十碳五烯酸(C20∶5)。DAG中,11種SFA分別為十四烷酸、十五烷酸、棕櫚酸、十七烷酸、硬脂酸、花生酸、二十一烷酸、山崳酸、二十三烷、木質素酸和二十五烷酸;5種MUFA分別為棕櫚油酸、十七碳烯酸、油酸、十九碳烯酸和二十碳烯酸;2種DUFA分別為亞油酸和二十碳二烯酸;2種PUFA分別為亞麻酸和十八碳四烯酸。

由TAG的脂肪酸分析結果(圖2)可以看出:山核桃和薄殼山核桃種仁中MUFA含量最高,PUFA含量最低;胡桃種仁中DUFA含量最高,SFA含量最低。山核桃、胡桃和薄殼山核桃種仁的SFA中棕櫚酸均為主要組成成分,其次為硬脂酸。3種核桃類種仁的MUFA中主要由油酸組成,DUFA中亞油酸和PUFA中亞麻酸的占比均高于99%。山核桃和薄殼山核桃種仁的TAG中主要脂肪酸為油酸,占比均高于46%;其次為亞油酸,占比均高于29%。胡桃種仁的TAG中主要脂肪酸為亞油酸、油酸和亞麻酸,占比分別為33.83%、26.79%和25.48%。山核桃、胡桃和薄殼山核桃種仁的TAG中SFA和不飽和脂肪酸(UFA)的含量比分別為1∶6.07、1∶7.64和1∶6.38。

由DAG的脂肪酸分析結果(圖3)可以看出:在山核桃、胡桃和薄殼山核桃種仁中均為DUFA含量最高,其次為MUFA;山核桃和薄殼山核桃種仁中PUFA含量最低,胡桃種仁中SFA含量最低。3種核桃類種仁DAG中脂肪酸種類的構成相似,SFA中棕櫚酸含量最高,MUFA中油酸含量最高,DUFA中亞油酸含量最高,PUFA中亞麻酸含量最高。山核桃、胡桃和薄殼山核桃種仁的DAG中主要脂肪酸為亞油酸,占比均高于57.00%;其次為油酸,占比分別為28.00%、15.37%和30.62%;山核桃和薄殼山核桃種仁的DAG中占比排名第3的脂肪酸為棕櫚酸(占比分別為8.88%和7.36%),胡桃種仁的DAG中占比排名第3的脂肪酸為亞麻酸(占比為14.60%)。山核桃、胡桃和薄殼山核桃種仁的DAG中SFA和UFA的含量比分別為1∶9.29、1∶9.87和1∶11.25。

3 討論和結論

目前對核桃類種仁的研究多數集中于含油率以及蛋白質和脂肪酸等營養物質的含量,少有對甘油酯亞類的報道[6-13]。本研究基于UPLC-Q-Exactive MS技術對山核桃、胡桃和薄殼山核桃3種核桃類種仁的甘油酯亞類構成進行分析,共鑒定到298個甘油酯,包含245個甘油三酯(TAG)、38個甘油二酯(DAG)、1個單半乳糖甘油二酯(MGDG)、9個雙半乳糖甘油二酯(DGDG)和5個硫代異鼠李糖甘油二酯(SQDG),其中具有同分異構體脂肪酸的脂質分子均被區分開。3種核桃類種仁中甘油酯亞類按照含量由高到低依次為TAG、DAG、DGDG、SQDG、MGDG,其中TAG和DAG含量的排序與Wang等[29]對胡桃種仁中甘油酯的分析結果一致,而含量較少的亞類含量排序略有差異。Jia等[30]的研究結果表明:隨儲藏時間延長,薄殼山核桃種仁中TAG含量逐漸降低,而DAG含量則先降低后大幅升高,因此推測儲藏時間對研究結果具有一定影響。

甘油酯的結構和組成對油脂性質有影響。本研究中,山核桃和薄殼山核桃種仁TAG亞類中TAG(C18∶2/C18∶2/C18∶2)含量最高,胡桃種仁TAG亞類中TAG(C18∶3/C18∶2/C18∶3)含量最高,且均占各自TAG亞類含量的12%以上。3種核桃類種仁DAG亞類中均為DAG(C18∶2/C18∶2)含量最高,且均占各自DAG亞類含量的34%以上。3種核桃類種仁中TAG和DAG亞類脂質分子間含量差異較大,但分布較為集中,含量排名前5的TAG含量之和占TAG亞類含量的45%以上,而含量排名前5的DAG含量之和占DAG亞類含量的90%左右。已有的研究多是將脂肪酸水解,之后采用氣相色譜進行測定,例如:任小娜等[31]和Maguire等[32]利用氣相色譜將薄殼山核桃和胡桃與杏仁、花生等油料作物的脂肪酸組成進行比較;賈曉東等[27]利用氣質聯用技術對山核桃屬的薄殼山核桃和山核桃的脂肪酸進行了對比;周張濤等[33]比較了中國不同產區胡桃油組成成分;辛國等[34]和俞春蓮等[35]比較了不同品種胡桃和薄殼山核桃的脂肪酸組成。先水解后測定的方式可以明確脂肪酸整體組成,但缺乏甘油酯中的具體取代信息。液質聯用技術的應用使得甘油酯的測定更加便利,例如:許培源等[36]采用液質聯用技術對薄殼山核桃油中的TAG成分進行分析,共鑒定到7個TAG,主要成分為TAG(C18∶2/C18∶2/C18∶2);Amaral等[37]分析9個胡桃品種的TAG組成,TAG(C18∶2/C18∶2/C18∶2)為這9個胡桃品種主要的TAG,本研究結果與其一致。此外,支虎明等[26]在胡桃種仁中鑒定到207個TAG,其中含量最高的為TAG(C18∶3/C18∶2/C18∶2),其次為TAG(C18∶1/C18∶1/C18∶1);43個DAG中含量最高的是DAG(C18∶2/C18∶2)。廖學焜等[38]分析了山核桃仁油的TAG組成,其主要TAG為TAG(C18∶1/C18∶1/C18∶1)和TAG(C18∶1/C18∶1/C18∶2)。胡桃生長的地理位置和氣候條件[39]以及果實采摘時期[40-41]可能是造成上述研究結果存在差異的原因。

核桃類種仁中富含不飽和脂肪酸,尤其是亞油酸和亞麻酸等人體必需脂肪酸[42],在預防炎癥、癌癥以及心腦血管疾病等方面具有重要作用[43]。Huang等[44]對山核桃不同發育時期的脂質種類進行研究,結果顯示:山核桃TAG和DAG中主要的飽和脂肪酸為棕櫚酸和硬脂酸,主要的單不飽和脂肪酸、雙不飽和脂肪酸及多不飽和脂肪酸分別為油酸、亞油酸和亞麻酸。本研究中,供試3種核桃類種仁中TAG和DAG的碳鏈所含碳數為4～30,雙鍵數為0～5,主要脂肪酸種類與Huang等[44]和李群等[28]的研究結果一致,均為棕櫚酸、油酸、亞油酸和亞麻酸。山核桃和薄殼山核桃種仁的TAG中,含量最高的脂肪酸均為油酸,其次為亞油酸;胡桃種仁的TAG中,含量最高的脂肪酸為亞油酸,其次為油酸。山核桃、胡桃和薄殼山核桃種仁的DAG中,含量最高的脂肪酸為亞油酸,其次為油酸。此外,胡桃種仁的TAG和DAG中亞麻酸含量略低于油酸含量,但胡桃種仁的TAG和DAG中亞麻酸含量均明顯高于薄殼山核桃和山核桃。薄殼山核桃和山核桃的脂肪酸組成更為相似,與二者的系統分類一致。由于本研究未去除3種核桃類種仁的內種皮,不排除內種皮所含脂肪酸的干擾[45]。

甘油酯作為核桃類種仁油脂的主要組成部分,對油脂的品質具有極大影響。國內木本油料的消費量仍在快速上升,未來還需進一步對不同核桃類品種、不同貯藏方式或不同加工技術下種仁甘油酯的差異進行更全面細致的研究。